Системмы подвижной спутниковой связи

     Система «Одиссей» имеет структуру и  принципы организации связи, аналогичные  системе «Глобалстар». Космический  сегмент системы «Одиссей» включает в себя 12 ИСЗ, каждый весом 1134 кг. По четыре ИСЗ размещены на трех круговых орбитах высотой 10354 км с наклонением 55 град., что обеспечивает двойное покрытие зоны обслуживания при углах места не менее 30 град. в 95% случаев.

     В системе «Одиссей» антенна каждого  ИСЗ формирует многолучевую диаграмму  направленности, которая разбивает  зону покрытия на примыкающие друг к другу ячейки. Это позволяет  лучше согласовать зону покрытия с поверхностью суши и улучшить использование  частотного спектра за счет повторного назначения несущих частот в разных ячейках.

     Так как спутники системы «Одиссей»  будут находиться на орбитах средней  высоты (МЕО), то они будут подвергаться воздействию свободных электронов и протонов пояса Ван-Аллена.

     Однако  исследования, проведенные компанией  TRW, показали, что спутники могут выдерживать солнечную радиацию более 10 лет. При этом будет происходить некоторое ухудшение параметров солнечных батарей; электронное оборудование будет подвергаться значительно меньшей радиации, чем на спутниках с геостационарными орбитами. Для защиты наиболее чувствительных к радиации электронных систем на ИСЗ FLTSATCOM должно применяться экранирование.

     В наземном сегменте системы «Одиссей»  планируется использовать порядка 20 ШС, по две ШС на каждый из 9 регионов. Для непрерывного обслуживания территории США в системе «Одиссей» планируется предусмотреть две ШС; одна на восточном и одна на западном побережье. Каждая из ШС будет иметь четыре антенны диаметром 3 м, разнесенными на расстояние 30 км друг от друга. Три из них будут одновременно обеспечивать связь с несколькими спутниками. Четвертая будет работать с восходящим спутником, что обеспечит непрерывную связь при смене спутников. Ее можно использовать и для обхода дождя, который обычно выпадает на площади с диаметром меньше 30 км.

     Предварительные исследования, проведенные компанией  ТRW (США), показывают, что полные затраты на реализацию системы «Одиссей» не менее, чем в три раза меньше, чем затраты на реализацию систем «Иридиум» или «Глобалстар».

     В числе существенных достоинств системы  «Одиссей» необходимо также отметить: возможность управления диаграммой направленности антенны СР при изменении района обслуживания; возможность наблюдения ИСЗ под углами места не менее 30 град., что позволяет исключить влияние помех от наземных систем и устранить блокирование сигналов за счет неровностей рельефа и строений. 

     Анализ  состояния и тенденций  развития геостационарных  систем спутниковой  связи с подвижными объектами 

     В процессе своего развития геостационарные  ССС ПО прошли несколько этапов, которые можно проследить на основе анализа особенностей развития системы «Инмарсат».

     На  начальном этапе развития системы  «Инмарсат» необходимо было проверить  принципиальную возможность спутниковой  связи с подвижными объектами  в глобальном масштабе, определить требования к космическому и земному  сегментам системы. Данный этап был  успешно реализован на основе использования  первого поколения ИСЗ «Инмарсат» и разработки «Стандарта-А». В системе  «Инмарсат-А» используются аналоговые и цифровые методы передачи информации и достаточно громоздкие станции (СС) весом до ста килограмм.

     После накопления определенного опыта  эксплуатации ССС ПО и появления  качественной цифровой элементной базы на втором этапе развития в системе  «Инмарсат» был разработан «Стандарт-В», в соответствии с которым был  осуществлен переход к цифровым методам передачи информации, оптимизация  использования энергетического и частотного ресурсов СР, что позволило снизить тарифы и вес СС (ЗС).

     Большой интерес и рост спроса на услуги подвижной спутниковой связи  потребовал решения такой проблемы, как переход от мобильных ЗС к портативным (носимым и ручным) ЗС. В попытках решения вышеуказанной проблемы в системе «Инмарсат» были разработаны такие стандарты как «С», «М», «АЭРО».

     Дальнейшее  развитие системы «Инмарсат», направленное на реализацию глобальной персональной радиосвязи с использованием портативного (ручного) терминала, выполняющего функции ЗС, связано с разработкой «Стандарта-P», в котором с целью достижения энергетического потенциала радиолиний, необходимого для обеспечения качественной телефонной связи, планируется при реализации космического сегмента переход от геостационарных к низкоорбитальным ИСЗ.

     Возможность организации глобальной персональной спутниковой связи с использованием геостационарных ИСЗ и «ручных» терминалов исследуется в гипотетическом проекте «Гарбон», разработанном фирмами Моторола и LMSC (США).

     Выполненные исследования показали, что для выполнения проекта «Гарбон» требуется создание уникального космического сегмента, обладающего антенной с большими габаритами (порядка 33 м) и большим количеством лучей (порядка 800), мощной энергоустановкой (порядка 10 кВт), высокой надежностью бортовой аппаратуры и других подсистем ИСЗ, большим сроком службы (до 10 лет).

     Кроме того, с целью обеспечения непрерывности  обслуживания абонентов, в системе «Гарбон» предполагается использовать, наряду с тремя рабочими ИСЗ, три резервных ИСЗ. При этом коэффициент избыточности используемых ИСЗ равен 2.

     Реализация  системы «Гарбон» в ближайшее время не планируется в связи с отсутствием необходимых для создания требуемого космического сегмента технологий, а также большой стоимостью проекта и большим риском в успешности его осуществления.  

     Анализ  состояния и тенденций  развития низкоорбитальных систем спутниковой  связи с подвижными объектами 

     В ССС ПО после этапа интенсивного использования геостационарной орбиты наступила эра широкого использования круговых и эллиптических орбит с различным количеством ИСЗ в созвездии конкретных ССС.

     Для решения проблем индивидуализации и глобализации при предоставлении услуг связи низкоорбитальные ССС ПО превосходят геостационарные ССС ПО по экономическим показателям, глобальности и непрерывности связи, что обеспечивает широкий интерес к ним и реализацию целого ряда проектов.

     Следует отметить, что системы зоновой связи не получили широкого распространения, поскольку они по совокупности технико-экономических характеристик уступают геостационарным ССС ПО; низкоорбитальные ССС ПО типа электронной почты обеспечивают более высокие экономические показатели, чем геостационарные ССС ПО, в случае использования их в качестве международных систем; системы глобальной персональной связи представляют большой интерес в качестве автономных систем и как дополнение наземных сотовых сетей и, кроме того, являются монополистами при предоставлении услуг подвижной связи в регионах со слаборазвитой инфраструктурой связи.

     Наиболее  просты в реализации и не требуют  больших затрат ССС ПО типа электронной  почты, однако они представляют ограниченный спектр услуг связи: передачу данных, что представляет больший интерес  для абонентов фиксированной  связи, чем для абонентов подвижной  связи.

     Из  числа проектов низкоорбитальных ССС  ПО, обеспечивающих глобальную персональную связь, наиболее близки к завершению система «Иридиум», система «Глобалстар» и система «Инмарсат-Р».

     Система «Иридиум» задумана как автономная система глобальной персональной связи, и поэтому ориентирована на использование  межспутниковых каналов связи для  маршрутизации сообщений, что делает ее дорогой.

     Системы «Глобалстар» и «Инмарсат-Р» создаются как дополнение к наземным телефонным сетям общего пользования и сотовым сетям, что позволило отказаться от использования в них межспутниковых каналов связи и осуществить переход к маршрутизации сообщений связи через наземные шлюзовые станции. Такой подход обеспечивает существенное улучшение экономических показателей подвижной спутниковой связи.

     Дальнейшие  усилия в развитии низкоорбитальных ССС ПО были направлены на создание таких проектов, в которых затраты абонентов находятся на уровне затрат абонентов наземных сотовых сетей. В качестве примеров таких проектов можно отметить систему «Одиссей» и систему «Полярная звезда». Отличительными особенностями упомянутых проектов является переход к более высоким орбитам (круговой и эллиптической), что позволяет существенно уменьшить необходимое для системы количество ИСЗ и снизить стоимость космического сегмента и системы в целом. Однако в данном случае улучшение экономических показателей достигается путем интеграции спутниковой сети с наземными сетями общего пользования для обеспечения глобальной персональной связи в различных географических регионах земного шара.

     В настоящее время все перечисленные  выше низкоорбитальные ССС ПО находятся  в стадии реализации, между их владельцами  идет конкурентная борьба за регионы, страны, представляющие рынки сбыта  услуг связи, и конкретных абонентов, что в конечном счете окажет существенное влияние на технические, эксплуатационные и экономические показатели ССС ПО и даже на сам факт существования тех или иных систем.

     В качестве возможных тенденций развития низкоорбитальных ССС ПО после ввода  в эксплуатацию вышеперечисленных  проектов можно ожидать:  разработку и массовое использование абонентских терминалов двойного назначения (спутниковая и сотовая связь) с доступными широким слоям потенциальных пользователей; расширение используемого ССС ПО частотного ресурса за счет освоения частотных полос в диапазонах 1,9; 2,5 и 3 ГГц, с целью увеличения пропускной способности; интеграцию на сетевом уровне и стандартизацию технических решений подвижной спутниковой и наземной сотовой связи, с целью создания единой сети подвижной связи.

     Список  литературы

     1. Евсиков М.И. «Грядущая революция в спутниковой связи», Компьютер-пресс., № 9,10, 1996.

     2. Ерёменко Ю.И., Штангей С.М. «Современные информационные технологии», 2003 г. ТНТ

     3. Жилин В.А. «Международная спутниковая система морской связи ИНМАРСАТ», Справочник. Л., Судостроение, 1988.

     4. Матвеенко И.П. ««Полярная звезда» — национальная система подвижной спутниковой связи», Вестник связи, № 3, 1997.

     5. Мордухович Л.Г., Степанов А.П. «Системы радиосвязи», уч. пособие для вузов. М., радио и связь, 1997.

     6. Смирнова А.А., Денисова Ю.В. «Спутниковые системы связи», том 49, издания «Технологии электронных коммутаций», под ред., М., 1994.

     7. Шувалов В.П. «Телекоммуникационные системы и сети», том 2, Москва, 2004 г.